本發(fā)明涉及向以CNG、氫氣等為燃料的CNG汽車、燃料電池汽車、氫汽車等的車載貯藏器填充氣體的充氣裝置。

背景技術：

作為應對近年的環(huán)境問題的車輛,活躍地進行著對使用了CNG(Compressed Natural Gas：壓縮天然氣)、氫等氣體燃料的CNG汽車、燃料電池汽車、氫汽車等的開發(fā)。為了促進對使用這樣的氣體燃料來行駛的車輛的普及，需要穩(wěn)定地高效率地向搭載于車輛的車載貯藏器填充氣體燃料的裝置。于是，本申請人在專利文獻1提出了一種用于高效率地向搭載于車輛的車載貯藏器填充氣體燃料的充氣裝置。

尤其是最近，為了普及用于向燃料電池車供給氫的氫站，修改各部的命令(日文：省令)和/或安全規(guī)程并研究自助填充式的充氣裝置的利用。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-109350號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

由于與自助式的汽油站相比，在氫站中填充噴嘴連結于車輛的填充口，所以看不到氫氣的流動。另外，若填充噴嘴與填充口沒有切實地連結，則可能會因氫氣的壓力而使得填充噴嘴迅猛地從填充口脫落進而使顧客受傷，或產(chǎn)生由從填充噴嘴漏出的氣體燃料導致的火災、爆炸等災難。

于是，本發(fā)明是鑒于上述問題點做出的，目的在于提供一種在操作性和安全性上優(yōu)異的充氣裝置。

用于解決問題的技術方案

為了達到上述目的，本發(fā)明是一種充氣裝置，其特征在于，具備：填充機構，其一邊計測從氣體的供給源供給的該氣體的流量一邊經(jīng)由氣體輸送管輸送所述氣體；填充軟管，其連接于該氣體輸送管，頂端具有填充噴嘴；以及安裝傳感器，其對所述填充噴嘴被安裝到車載貯藏器的填充口這一情況進行檢測并輸出檢測信號，所述填充機構，在被輸入了來自所述安裝傳感器的所述檢測信號之后，能夠向所述車載貯藏器進行填充。

根據(jù)本發(fā)明，若安裝傳感器未檢測到在車載貯藏器的填充口安裝了填充噴嘴則無法進行氣體的填充，所以填充噴嘴從車載貯藏器的填充口脫落，在脫落的狀態(tài)下不再繼續(xù)進行氣體的填充，從而能夠提高安全性。

在上述充氣裝置中，具備：壓力計，其測定所述車載貯藏器內(nèi)的壓力；溫度計，其測定該充氣裝置周圍的外部氣體溫度；以及目標壓力算出單元，其在向所述車載貯藏器填充氣體之前，基于所述車載貯藏器的容量和測定到的所述車載貯藏器內(nèi)的壓力以及所述外部氣體溫度，來算出滿填充結束時或預置填充結束時的所述車載貯藏器內(nèi)的壓力，所述填充機構，在達到該目標壓力時停止向所述車載貯藏器輸送所述氣體。由此，能夠防止氣體向車載貯藏器的填充量不足或過剩，能夠適當?shù)鼐S持氣體的填充量。

另外，上述充氣裝置可以具備：在向所述車載貯藏器填充氣體之前，基于由所述填充機構輸送的所述氣體的流量來算出達到所述目標壓力的時間的單元；和在向所述車載貯藏器填充氣體之前，報告達到該目標壓力的時間的報告單元。在填充時車載貯藏器的填充口完全由填充噴嘴堵住，所以顧客不能通過目視確認填充是否已結束，但通過上述充氣裝置，能夠事先或充氣結束時迅速地通知顧客。

發(fā)明的效果

如以上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在操作性和安全性上優(yōu)異的充氣裝置。

附圖說明

圖1是用于對可適用本發(fā)明的充氣裝置的充氣系統(tǒng)進行說明的概略圖。

圖2是示出本發(fā)明的充氣裝置的一實施方式的整體結構圖。

圖3是示出本發(fā)明的充氣裝置的填充噴嘴和車載貯藏器的填充口的概略圖，(a)是填充噴嘴的安裝前，(b)是安裝后。

圖4是用于說明圖2所示的控制裝置的結構的概略圖。

圖5是用于說明本發(fā)明的充氣裝置的動作的流程圖。

具體實施方式

接下來，參照附圖對用于實施本發(fā)明的實施方式詳細地進行說明。此外，在以下的說明中，以本發(fā)明的充氣裝置是氫氣填充裝置、向氫氣汽車填充氫氣的情況為例進行說明。

首先，參照圖1對可適用本發(fā)明的充氣裝置的充氣系統(tǒng)進行說明。該充氣系統(tǒng)1是為了使在裝載于卡車6的集裝設備(日文：カードル)7填充的氫氣H一邊經(jīng)由壓縮機4、蓄壓器5以及充氣裝置2冷卻一邊向搭載于車輛的車載貯藏器(未圖示)填充而設置。此外，填充于集裝設備7的氫氣H也有時不經(jīng)由蓄壓器5而是從壓縮機4直接向充氣裝置2供給。在充氣裝置2連接有用于冷卻氫氣H的制冷劑冷卻裝置3。

另外，在該充氣系統(tǒng)1中設置有集中控制盤8，集中控制盤8基于來自設置于各部分的溫度計81、82、壓力計83、氣體檢查器12、18、37、84、火焰檢查器87等的檢測結果來控制各部分的動作。

而且，設置有連接于充氣裝置2的供油站用銷售裝置(以下稱為“POS”)91、以及在POS91與充氣裝置2之間確認填充作業(yè)的安全并輸出填充許可的自助服務控制中心(以下稱為“SSC”)92。

圖2示出本發(fā)明的充氣裝置的一實施方式，該充氣裝置2包括：主體單元10和軟管單元30，主體單元10經(jīng)由制冷劑輸送管9A和9B而與制冷劑冷卻裝置3連接。

主體單元10由填充部10a和顯示部10b構成，填充部10a具有一邊計測從作為氣體供給源的蓄壓器5供給的氫氣H的流量一邊輸送氫氣H的填充機構和對氣體輸送管43進行冷卻的氣體管路冷卻部11，顯示部10b載置于填充部10a的頂棚部等，顯示氫氣H的填充量等。

填充部10a具備：檢查氣體泄漏的氣體檢查器12、對在氣體管路冷卻部11、氣體輸送管43和44流動的來自蓄壓器5的氫氣H的流量進行調(diào)整的流量調(diào)整閥13、切斷氫氣H的切斷閥14、用于在氫氣H的填充結束后降低氣體輸送管44內(nèi)的壓力的脫壓閥15、計測氫氣H的流量的流量計16等。

氣體管路冷卻部11利用從制冷劑冷卻裝置3經(jīng)由制冷劑輸送管9A和9B供給的制冷劑來冷卻在氣體輸送管43流動的氫氣H。作為制冷劑，可以使用液化氮、氟利昂、二氧化碳等，該制冷劑由制冷劑冷卻裝置3冷卻并被循環(huán)使用。另外，在氣體管路冷卻部11的底面設置有絕熱材料45。

氣體輸送管44在比切斷閥14靠下游側(連接有后述的填充軟管31的一側)分支為氣體輸送管44A和44B。氣體輸送管44A是用于將由氣體管路冷卻部11冷卻的氫氣H向氫氣汽車(以下稱為“汽車”。)的車載貯藏器填充的配管。氣體輸送管44B是用于在氫氣H的填充結束后向外部排放氣體輸送管44A內(nèi)的氫氣H的配管，在氣體輸送管44B設置有脫壓閥15。

脫壓閥15是用于在氫氣H向汽車的車載貯藏器填充結束后，降低氣體輸送管44內(nèi)的壓力的閥，基于后述的控制進行開閉。若脫壓閥15打開，則氣體輸送管44A內(nèi)的氫氣H經(jīng)由氣體輸送管44B向釋放管排放，氣體輸送管44A內(nèi)的壓力降低。

顯示部10b具備：顯示在氣體輸送管43和44流動的氫氣H的流量(從后述的填充噴嘴32向汽車的車載貯藏器填充的充氣量)等的顯示器17、檢查氣體泄漏的氣體檢查器18、包括報告填充完畢時間和/或各種不良狀況的揚聲器19a和燈19b的報告器19、進行監(jiān)視以使顧客不離開填充區(qū)域的區(qū)域傳感器20、檢測充氣裝置2的附近的人的存在的人體傳感器21、用于輸入預置填充量的鍵盤22、顯示通過鍵盤22輸入的預置填充量的信息顯示部23、控制裝置整體的控制裝置24、以及非活性氣體配管25。此外，對于控制裝置24的結構在后敘述。

非活性氣體配管25是為了向顯示部10b內(nèi)填充氮、氬、氦等非活性氣體從而提高顯示部10b內(nèi)的壓力而設置。由此，即使在充氣裝置2內(nèi)發(fā)生了氣體泄漏的情況下，也能夠防止向顯示部10b內(nèi)流入可燃性的氫氣H，防止因氫氣H的點燃而發(fā)生火災。

軟管單元30具備：連接于填充部10a內(nèi)的氣體輸送管44A的填充軟管31、設于填充軟管31的頂端的填充噴嘴32、噴嘴搭掛部33、設置于噴嘴搭掛部33的噴嘴開關34、對從蓄壓器5傳來的氣體輸送管43和44的各自的內(nèi)部的壓力進行檢測的壓力計35和36、檢查氣體泄漏的氣體檢查器37、檢測填充軟管31的溫度的溫度計38、將氣體輸送管44與填充軟管31接合的安全接頭39、開始向汽車填充氫氣H的開始開關40、緊急停止氫氣H的填充的緊急停止開關41、起動閥42等。

如圖3(a)所示，填充噴嘴32具備：對印于車載貯藏器的填充口51的貯藏器被檢測部51a的填充噴嘴32側的標識符進行讀取的貯藏器檢測部32a、檢測噴嘴安裝被檢測部32c的靠近的作為安裝傳感器的噴嘴安裝檢測部32b、導電罩32d等。導電罩32d經(jīng)由填充軟管31、軟管單元30的殼體、設置地線(未圖示)而除去蓄積于填充噴嘴32等的靜電。

在填充口51的貯藏器被檢測部51a的標識符，存儲有車載貯藏器的制造日和容量，例如可以使用條形碼表示。

噴嘴安裝被檢測部32c以能夠在形成于填充噴嘴32的凹部32e的孔部32f內(nèi)沿著填充噴嘴32的安裝方向滑動的方式安裝于填充噴嘴32。該噴嘴安裝被檢測部32c在安裝填充噴嘴32前被彈簧(未圖示)等施力而處于圖3(a)所示的位置。

如圖3(b)所示，填充噴嘴32向填充口51的安裝通過將填充口51的頂端部51b收納于填充噴嘴32的凹部32e內(nèi)來進行，利用未圖示的安裝單元維持安裝狀態(tài)。通過該安裝，噴嘴安裝被檢測部32c移動至孔部32f的里側，通過噴嘴安裝檢測部32b檢測該靠近，可檢測到填充噴嘴32的安裝。此外，該噴嘴安裝檢測部32b除了使用靠近傳感器以外，也可以使用對填充噴嘴32向填充口51的安裝進行檢測的其他的傳感器和/或機構。

如圖4所示，控制裝置24包括：日歷61、判定單元62、發(fā)送接收單元63、計數(shù)單元64、顯示器驅動單元65、存儲單元66、填充控制表67、計時單元68、比較單元69、揚聲器驅動單元70、燈驅動單元71、脫壓閥驅動單元72、門73、流量調(diào)整閥驅動單元74、切斷閥驅動單元75。此外，在該圖中將開關略記為SW。

判定單元62基于從貯藏器檢測部32a接收到的車載貯藏器的制造日和日歷61，判定是否超過了車載貯藏器的有效期限(自制造日起約7年)。在未超過有效期限的情況下(判定單元62判定為沒問題)，將表示該要旨的信號向發(fā)送接收單元63發(fā)送。另一方面，在超過了有效期限的情況下(判定單元62判定為有問題)，將表示該要旨的信號向揚聲器驅動單元70發(fā)送。

發(fā)送接收單元63進行充氣裝置2的內(nèi)部的信號的發(fā)送接收、以及充氣裝置2與其他的裝置的信號的發(fā)送接收。尤其是，在從貯藏器檢測部32a接收到表示車載貯藏器未超過有效期限的信號、從噴嘴安裝檢測部32b接收到表示填充噴嘴32安裝于填充口51的信號(從噴嘴安裝檢測部32b接收到“沒問題”的信號)、以及接收到來自噴嘴開關34的接通信號的情況下，向SSC92發(fā)送填充許可要求，并將從SSC92接收的填充許可向門73發(fā)送。

計數(shù)單元64在從發(fā)送接收單元63接收到復位信號時，將計數(shù)復位后，對從流量計16的流量脈沖發(fā)送器發(fā)送的流量脈沖信號進行計數(shù)，對顯示器驅動單元65發(fā)送要求歸零和計數(shù)值的顯示的驅動信號。顯示器驅動單元65基于驅動信號來驅動顯示器17和/或信息顯示部23。

存儲單元66存儲從鍵盤22、溫度計38以及壓力計36輸入的數(shù)值和/或計測值。填充控制表67是除了存儲車載貯藏器的容量以外，還存儲填充前的車載貯藏器內(nèi)的壓力、外部氣體溫度與應結束填充的目標壓力的關系的表，存在多個。

比較單元(目標壓力算出單元)69基于從存儲單元66輸入的溫度計38以及壓力計36的計測值和填充控制表67，來確認顧客是否能夠進行經(jīng)由鍵盤22設定的填充，在能夠進行填充的情況下對發(fā)送接收單元63發(fā)送填充許可要求。另外，該比較單元69基于上述溫度計38以及壓力計36的計測值和填充控制表67來導出應結束填充的目標壓力以及填充時的流量，在進行填充時壓力計36的計測值達到了目標壓力的情況下，經(jīng)由發(fā)送接收單元63向各單元71～75以及POS91發(fā)送表示填充結束的信號。而且，該比較單元69也基于填充流量和目標壓力算出達到目標壓力為止的填充完畢時間。

揚聲器驅動單元70在從貯藏器檢測部32a接收到表示車載貯藏器超過了有效期限的信號時、從噴嘴安裝檢測部32b接收到表示填充噴嘴32未安裝于填充口51的信號時(從噴嘴安裝檢測部32b接收到“有問題”的信號)、從比較單元69接收到表示填充結束的信號時、以及在填充時由人體傳感器21未能檢測到充氣裝置2的附近存在顧客時等，驅動揚聲器19a并用語音分別報告。

燈驅動單元71在從氣體檢查器12等接收到表示檢查到氣體泄漏的信號時、以及從比較單元69接收到表示填充結束的信號時等，驅動燈19b而進行報告。該燈驅動單元71能夠與揚聲器驅動單元70聯(lián)動，所以也可以在與上述的揚聲器驅動單元70同樣的定時驅動燈19b。

脫壓閥驅動單元72在從后述的切斷閥驅動單元75接收到表示填充結束并關閉了切斷閥14的信號時，以預定時間驅動脫壓閥15。

門73將來自開始開關40的信號和來自發(fā)送接收單元63的表示填充許可的信號向流量調(diào)整閥驅動單元74和切斷閥驅動單元75轉移輸送。

流量調(diào)整閥驅動單元74在從發(fā)送接收單元63接收到表示填充許可的信號時，以由比較單元69指定的閥開度打開，在從比較單元69接收到表示填充結束的信號時、以及緊急停止開關41被按下時關閉。

切斷閥驅動單元75在從開始開關40向其輸入了信號后、從發(fā)送接收單元63接收到表示填充許可的信號時打開切斷閥14，并且在從比較單元69接收到表示填充結束的信號時、緊急停止開關41被按下時關閉切斷閥14。

接下來，以圖5為中心并參照圖1～圖5說明具有上述結構的充氣系統(tǒng)1的動作。此外，以向車載貯藏器滿填充氫氣H的情況為例進行說明。

在充氣裝置2中，由人體傳感器21檢測充氣裝置2的附近的顧客的存在(步驟S1)。若人體傳感器21檢測到存在顧客(步驟S1；是)，則在顯示器17顯示設定向導(步驟S2)。該設定向導例如是“請在滿填充的情況下按下鍵盤的“回車”。請在預置填充的情況下用鍵盤輸入填充量”。在步驟S1中未能檢測到存在顧客的情況下(步驟S1；否)，待機直到檢測到存在顧客。

接下來，判斷顧客是否進行了上述設定(步驟S3)，在判斷為“回車”被按下了(顧客選擇了滿填充)的情況下(步驟S3；是)，在步驟S4中判斷噴嘴開關34是否已接通。在判斷為在步驟S3中沒有進行上述設定的情況下(步驟S3；否)，進行待機直到上述設定被執(zhí)行。

在步驟S4中判斷為噴嘴開關34接通了的情況下(步驟S4；是)，在步驟S5中由判定單元62判斷是否超過了作為填充對象的車載貯藏器的有效期限。在該步驟S4與步驟S5之間，顧客將從噴嘴搭掛部33取下的填充噴嘴32如圖3(b)所示那樣安裝于車載貯藏器的填充口51。

在步驟S5中判定單元62判定為未超過車載貯藏器的有效期限的情況下(步驟S5；是)，在步驟S7中由噴嘴安裝檢測部32b判斷填充噴嘴32是否正常地安裝于車載貯藏器的填充口51。另一方面，在判斷為車載貯藏器超過了有效期限的情況下(步驟S5；否)，經(jīng)由報告器19報告車載貯藏器的過期并結束(步驟S6)。

在步驟S7中，噴嘴安裝檢測部32b檢測到噴嘴安裝被檢測部32c的靠近而判斷為填充噴嘴32被正常地安裝于車載貯藏器的填充口51的情況下(步驟S7；是)，充氣裝置2對SSC92輸出填充許可要求(步驟S9)。另一方面，在噴嘴安裝檢測部32b未能檢測到噴嘴安裝被檢測部32c的靠近而判斷為填充噴嘴32未被正常地安裝于填充口51的情況下(步驟S7；否)，經(jīng)由報告器19報告噴嘴安裝不良并結束(步驟S8)。

接下來，在SSC92中判斷是否輸入了填充許可要求(步驟S31)。在步驟S31中判斷為輸入了填充許可要求的情況下(步驟S31；是)，填充站的工作人員進行按下與發(fā)生填充許可要求的充氣裝置2對應的SSC92的按鈕等操作并向POS91輸出對充氣裝置2的填充許可(步驟S32)，結束SSC92的動作。在步驟S31中沒有輸入填充許可要求的情況下(步驟S31；否)，進行待機直到輸入填充許可要求。

在POS91中判斷是否輸入了填充許可(步驟S41)。在步驟S41中判斷為輸入了填充許可的情況下(步驟S41；是)，對充氣裝置2輸出填充許可(步驟S42)。在步驟S41中未輸入填充許可的情況下(步驟S41；否)，進行待機直到輸入填充許可。

返回到充氣裝置2，在步驟S10中計測填充前的車載貯藏器內(nèi)的壓力(車載貯藏器的初始壓)和外部氣體溫度，在步驟S11中基于這些計測值和填充控制表67來算出目標壓力。而且，在基于目標壓力和流量算出填充完畢時間后，經(jīng)由揚聲器19a報告填充完畢時間(步驟S12)。也可以在顯示器17顯示填充完畢時間。

在步驟S13中判斷是否從POS91輸入了填充許可，在判斷為輸入了填充許可的情況下(步驟S13；是)，判斷是否按下了開始開關40(步驟S14)。在步驟S13中沒有輸入填充許可的情況下(步驟S13；否)，進行待機直到輸入填充許可。

在步驟S14中判斷為開始開關40被按下了的情況下(步驟S14；是)，在步驟S15中將顯示器17歸零，并且打開流量調(diào)整閥13和切斷閥14。在步驟S14中開始開關40沒有被按下的情況下(步驟S14；否)，進行待機直到開始開關40被按下。

接下來，在步驟S16中，監(jiān)視車載貯藏器內(nèi)的壓力是否達到了目標壓力。在車載貯藏器內(nèi)的壓力達到目標壓力之前的期間(步驟S16；否)，在步驟S17中監(jiān)視區(qū)域傳感器20是否變?yōu)榱岁P閉，在判斷為區(qū)域傳感器20變?yōu)榱岁P閉的情況下(步驟S17；是)，在步驟S18中經(jīng)由揚聲器19a等報告顧客已離開填充位置，并且暫時停止填充，在步驟S19中，進行待機直到區(qū)域傳感器20變?yōu)殚_啟，并對區(qū)域傳感器20變?yōu)殚_啟進行確認。

并且，在步驟S16中判斷為車載貯藏器內(nèi)的壓力達到了目標壓力的情況下(步驟S16；是)，關閉流量調(diào)整閥13和切斷閥14(步驟S20)，打開脫壓閥15從釋放管排出切斷閥14與填充噴嘴32之間的氫氣H而脫壓(步驟S21)。

判斷該脫壓閥15的脫壓時間T是否達到了預定時間t1(步驟S22)。在步驟S22中判斷為脫壓時間T達到了預定時間t1的情況下(步驟S22；是)，關閉脫壓閥15，并且經(jīng)由顯示器7和/或報告器19而向顧客報告填充結束(步驟S23)。在步驟S22中判斷為脫壓時間T未達到預定時間t1的情況下(步驟S22；否)，進行待機直到達到預定時間t1。

顧客在確認到填充結束時，從車載貯藏器的填充口51取下填充噴嘴32并掛于噴嘴搭掛部33。在此，判斷是否填充噴嘴32被掛起且噴嘴開關34變?yōu)閿嚅_(步驟S24)。

在步驟S24中噴嘴開關34變?yōu)閿嚅_的情況下(步驟S24；是)，對POS91輸出填充結束，結束充氣裝置2的動作。在步驟S24中，噴嘴開關34未變成斷開的情況下(步驟S24；否)，進行待機直到噴嘴開關34變?yōu)閿嚅_。

在POS91中，判斷是否從充氣裝置2輸入了填充結束(步驟S43)。在步驟S43中判斷為輸入了填充結束的情況下(步驟S43；是)，在步驟S44中，輸出此次的填充的發(fā)票并結束POS91的動作。另一方面，在步驟S43中未輸入填充結束的情況下(步驟S43；否)，進行待機直到輸入填充結束。

附圖標記說明

1：充氣系統(tǒng)；2：充氣裝置；3：制冷劑冷卻裝置；4：壓縮機；5：蓄壓器；6：卡車；7：集裝設備；8：集中控制盤；9(9A、9B)：制冷劑輸送管；10：主體單元；10a：填充部；10b：顯示部；11：氣體管路冷卻部；12：氣體檢查器；13：流量調(diào)整閥；14：切斷閥；15：脫壓閥；16：流量計；17：顯示器；18：氣體檢查器；19：報告器；19a：揚聲器；19b：燈；20：區(qū)域傳感器；21：人體傳感器；22：鍵盤；23：信息顯示部；24：控制裝置；25：非活性氣體配管；30：軟管單元；31：填充軟管；32：填充噴嘴；32a：貯藏器檢測部；32b：噴嘴安裝檢測部；32c：噴嘴安裝被檢測部；32d：導電罩；32e：凹部；32f：孔部；33：噴嘴搭掛部；34：噴嘴開關；35、36：壓力計；37：氣體檢查器；38：溫度計；39：安全接頭；40：開始開關；41：緊急停止開關；42：起動閥；43、44(44A、44B)：氣體輸送管；45：絕熱材料；51：(車載貯藏器的)填充口；51a：貯藏器被檢測部；51b：頂端部；61：日歷；62：判定單元；63：發(fā)送接收單元；64：計數(shù)單元；65：顯示器驅動單元；66：存儲單元；67：填充控制表；68：計時單元；69：比較單元；70：揚聲器驅動單元；71：燈驅動單元；72：脫壓閥驅動單元；73：門；74：流量調(diào)整閥驅動單元；75：切斷閥驅動單元；81、82：溫度計；83：壓力計；84：氣體檢查器；87：火焰檢查器；91：POS；92：SSC。